Savunma sanayiinde bir efsane vardır: "Bir uçağı görünmez yapmak istiyorsan, onu plastikten yap." Teoride doğru gibi dursa da pratikte imkansızdır. Bir hava aracı yıldırımdan korunmalı, statik elektriği atmalı ve elektronik harp saldırılarına (EMI) karşı zırhlı olmalıdır. Bunların hepsi yüksek elektriksel iletkenlik gerektirir.
Ancak ortada büyük bir paradoks var: Radar dalgaları, iletken yüzeyleri çok sever ve onlara çarptığında ayna gibi geri seker. Yani uçağınızı çok iyi bir iletkenle kaplarsanız, radar ekranında parıl parıl parlayan bir hedef haline gelirsiniz.
Bu yazıda, malzeme mühendislerinin Nano Gümüş, Karbon Nanotüp ve Grafen kullanarak "ne çok iletken, ne çok yalıtkan" olan o sihirli dengeyi (Empedans Uyumu) nasıl yakaladığını inceliyoruz.
Konuyu basitleştirelim. Bir radar dalgası (elektromanyetik enerji) bir yüzeye çarptığında üç şey olabilir:
Tam Yansıma (Metal Levha): Eğer yüzey çok iletkense (örneğin saf alüminyum veya bakır), dalga yüzeye çarpıp geri döner. Radar sizi görür. Bu bir "Ayna" etkisidir.
Tam Geçirgenlik (Sıradan Plastik): Eğer yüzey yalıtkansa, dalga içinden geçer. Ancak bu sefer de uçağın içindeki motoru veya metal aksamları görüp onlardan seker. Radar sizi yine görür. Bu bir "Pencere" etkisidir.
Soğurma (İstenilen Bölge): İhtiyacımız olan şey, dalgayı ne tamamen yansıtan ne de olduğu gibi geçiren bir yüzeydir. Dalgayı "içeri davet edip" orada hapsedecek yarı iletken bir yapıya ihtiyacımız vardır.
Havanın elektriksel direnci yaklaşık 377 Ohm'dur. Mükemmel bir görünmezlik için, İHA'nın yüzey kaplamasının direnci de havayla tam olarak aynı olmalıdır (377 Ohm).
Eğer kaplamayı nanotüplerle çok iletken yaparsanız direnç sıfıra yaklaşır ve yansıma yapar. Eğer çok az nanotüp koyarsanız direnç çok artar ve dalga metale ulaşıp geri döner. Nanoteknolojinin görevi, bu direnci tam 377 Ohm civarında tutacak kontrollü iletkenliği sağlamaktır.
Bu hassas teraziyi tutturmak için mühendisler farklı nanomalzemeleri kokteyl gibi karıştırırlar:
Karbon nanotüpler, boyanın veya kompozit gövdenin içine karıştırıldığında "Perkolasyon Eşiği" denilen bir ağ oluşturur.
Görevi: İletkenliği sağlar ama metalleştirmez. Radar dalgası bu tüplerin oluşturduğu ağın içine girer, ancak tüplerin direncinden dolayı ilerleyemez ve ısıya dönüşür.
Kokpit camları ve kamera lensleri en büyük radar kaçaklarıdır. Buraya siyah karbon süremezsiniz, pilotun dışarıyı görmesi gerekir.
Çözümü: Nano gümüş teller o kadar incedir ki gözle görülmez, cam şeffaf kalır. Ancak elektriksel olarak birbirlerine dokundukları için yüzeyde iletken bir ağ oluştururlar. Bu sayede radar dalgaları kokpitin içine girip pilotun kaskından veya koltuktan yansıyamaz; cam yüzeyinde sönümlenir.
Grafen bu işin şahikasıdır. Katman sayısını veya kimyasal yapısını değiştirerek grafenin iletkenliğini "ayarlayabilirsiniz".
Uygulama: İHA'nın burnuna daha yalıtkan, kanat köklerine daha iletken grafen katmanları sürülerek, radarın uçağın farklı bölgelerine verdiği tepki manipüle edilebilir.
İletkenlik dengesinin en ileri uygulaması "Frekans Seçici Yüzeyler"dir. İHA'nın kendi haberleşme anteninin olduğu bölgeyi düşünün. Burayı tamamen soğurucu yaparsanız, İHA komuta merkeziyle konuşamaz.
Burada, nanomalzemelerle yüzeye özel geometrik desenler (nano-labirentler) çizilir.
Nasıl Çalışır? Bu desen, sadece bizim kullandığımız telsiz frekansına (örneğin Ku-Band) izin verecek kadar iletkendir ("Geç"), ama düşman radarının frekansına (örneğin X-Band) karşı duvardır ("Dur").
İHA tasarımında "en iyi malzeme" diye bir şey yoktur, "en doğru oran" vardır. Çok iletken yaparsanız parlar, az iletken yaparsanız korumasız kalır ve yine yakalanırsınız. Nano gümüşün şeffaflığı ile karbonun soğuruculuğu arasındaki bu dans, modern hayalet uçakların gökyüzündeki varlığını bir sırdan ibaret kılan asıl teknolojidir. Gelecek, malzemeyi değiştirmekten ziyade, malzemeyi atom atom yönetmekte yatmaktadır.
